高考化学一轮复习基础知识讲义专题一考点二 燃料电池及陌生电极反应式书写（2份打包，原卷版+解析版）

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【必备知识】
燃料电池（电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件）
燃料作负极，空气或O2作正极。
正极的电极反应式书写
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O
②碱性介质(如KOH)：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
③熔融盐介质(如K2CO3)：2O2＋8e－＋4CO2===4COeq \\al(2－,3)
④传导氧离子(O2-)的固体介质：2O2＋8e－===4O2－
负极的电极反应式书写
H2
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：2H2－4e－===4H＋
②碱性介质(如KOH)：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
③熔融盐介质(如K2CO3)：H2－2e－+ COeq \\al(2－,3)===CO2＋H2O
④传导氧离子(O2-)的固体介质：H2－2e－ + O2－===H2O
CH4
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
②碱性介质(如KOH)：CH4－8e－＋10 OH－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
③熔融盐介质(如K2CO3)：CH4－8e－＋ 4COeq \\al(2－,3)===5CO2＋2H2O
④传导氧离子(O2-)的固体介质：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
(3)CH3OH
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：CH3OH －6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②碱性介质(如KOH)：CH3OH －6e－＋8 OH－===COeq \\al(2－,3)＋6H2O
③熔融盐介质(如K2CO3)：CH3OH －6e－＋ 3COeq \\al(2－,3)===4CO2＋2H2O
④传导氧离子(O2-)的固体介质：CH3OH －6e－＋3O2－===CO2＋2H2O
例：写出以下电极反应式
3. 电极反应式的书写方法
方法一 直接书写
方法二 间接书写
第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电极的正极反应式。
第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。
【微点拨】
①若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH—，另一边补H2O
②有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO32－
③水溶液中不能出现O2－；碱性溶液反应物、生成物中均无H+；酸性溶液反应物、生成物中均无OH－，中性溶液反应物中无H+ 和OH－
【基础练习】
1．(1)CO为燃料，O2为氧化剂，碱性溶液作电解质溶液，电池工作时负极反应式为_____________________，正极反应式为___________________________，总反应式为____________________________________。
(2)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。负极材料为________，电极反应式为__________________，正极的电极反应式为_________________________________。
【答案】(1)CO－2e－＋4OH－===COeq \\al(2－,3)＋2H2O eq \f(1,2)O2＋2e－＋H2O===2OH－ 2CO＋O2＋4OH－===2COeq \\al(2－,3)＋2H2O (2)锂 8Li－8e－===8Li＋ 3SOCl2＋8e－===2S＋SOeq \\al(2－,3)＋6Cl－
2.（2020江苏卷）CO2/ HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
研究 HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为_________________________；放电过程中需补充的物质A为_________(填化学式)。
②图-2所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过 HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_______________。
【答案】①H2SO4
②或
COS氢解反应产生的CO可合成二甲醚()，二甲醚燃料电池的工作原理如图4所示。该电池的负极反应式为___________。
【答案】
高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为，含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为)、钛白废酸(主要成分为)为原料制备的工艺流程如图：
在“酸浸”过程中，和颗粒组成两个原电池，如图所示：
其中，原电池反应迅速，而原电池由于生成的硫覆盖在颗粒表面，溶解速率受阻变慢。
①原电池中，为原电池的_______(填“正极”或“负极”)，每消耗1ml ，生成_______ml 。
②原电池负极上的电极反应式为___________________________。
【答案】正极 2
如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700—900℃时， O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。N2H4的电子式为 ___________，该燃料电池的负极反应式为_______________________。
【答案】 N2H4 - 4e- + 2O2- = N2 + 2H2O
氨硼烷（NH3BH3）是储氢量最高的材料之一，氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图1所示。氨硼烷电池工作时正极的电极反应式为__________________________。
【答案】2H++H2O2+2e-=2H2O
一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。
①A电极上发生的是________反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出B电极的电极反应式：________________________________。
【答案】①还原 ②C4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O
利用原电池反应可实现的无害化，总反应为，电解质溶液为碱性。工作一段时间后，该电池负极区附近溶液pH________（填“变大”、“变小”或“不变”），正极电极反应式为________________________。
【答案】变小 电池类型
导电介质
反应式
乙烷(C2H6)燃料电池
碱性介质
(OH－)
总反应
2C2H6＋7O2＋8OH－===4COeq \\al(2－,3)＋10H2O
负极反应
2C2H6－28e－＋36OH－===4COeq \\al(2－,3)＋24H2O
正极反应
7O2＋14H2O＋28e－===28OH－
丙烷(C3H8)燃料电池
熔融碳酸盐
(COeq \\al(2－,3))
总反应
C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O
负极反应
C3H8－20e－＋10COeq \\al(2－,3)===13CO2＋4H2O
正极反应
5O2＋10CO2＋20e－===10COeq \\al(2－,3)
乙醇(C2H5OH)燃料电池
碱性介质
(OH－)
总反应
C2H5OH＋3O2＋4OH－===2COeq \\al(2－,3)＋5H2O
负极反应
C2H5OH－12e－＋16OH－===2COeq \\al(2－,3)＋11H2O
正极反应
3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
CO燃料电池
固态氧化物
(O2－)
总反应
2CO＋O2===2CO2
负极反应
2CO－4e－＋2O2－===2CO2
正极反应
O2＋4e－===2O2－
肼(N2H4)燃料电池
(生成氮气和水)
碱性介质
(OH－)
总反应
N2H4＋O2===N2＋2H2O
负极反应
N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2
正极反应
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
氨气燃料电池
(生成无污染的气体)
碱性介质
(OH－)
总反应
4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
负极反应
4NH3－12e－＋12OH－===12H2O＋2N2
正极反应
3O2＋12e－＋6H2O===12OH－